BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Dewasa ini, teknologi pemrosesan sinyal digital (PSD), salah satunya
pemrosesan suara, merupakan salah satu bidang riset yang berkembang pesat beberapa tahun belakangan. Kemunculan metode-metode penyaringan sinyal digital, pengenalan pola dan karakteristik suara telah dimanfaatkan pada beragam aplikasi kehidupan. Pengolahan sinyal digital telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Sebagai contoh, aplikasi-aplikasi tersebut meliputi teknik pengenalan suara dan penentuan frekuensi sinyal digital menggunakan metode FFT dan counting zero-crossing. Berdasarkan penjelasan di atas, metode tadi dapat diterapkan untuk membuat penala nada instrumen musik gitar otomatis, karena nada suara senar gitar merupakan representasi frekuensi yang dapat diperoleh melalui proses ekstraksi yang sesuai. Selain itu, penyetelan nada tersebut bergantung pada tingkat ketegangan senar yang diatur pada knop yang diputar untuk mempengaruhi frekuensi suara senar yang dipetik. Oleh karena itu, dengan kata lain, proses penalaan nada gitar otomatis ini memiliki sistem kalang tertutup. Beberapa penelitian sudah dilakukan berkaitan dengan sistem penala nada gitar otomatis. Akan tetapi, penelitian-penelitian tersebut selalu menitikberatkan tentang bagaimana mengekstraksi frekuensi suara yang baik dan mengabaikan metode kendali yang digunakan. Sehingga kebanyakan penelitian tersebut hanya bergantung pada sistem kalang tertutup biasa dalam pengendalian frekuensinya dan tidak memperhatikan dalam hal kecepatan dan keefisienan pemutaran knop gitar yang ada. Selain itu, dalam dunia elektronika, telah berkembang pula berbagai macam jenis metode sistem kendali, salah satunya kendali PID. Kendali PID ini memungkinkan penggunaan maksimal 3 buah konstanta pengali dalam sebuah sistem kalang tertutup sehingga sistem tersebut dapat dengan cepat dan stabil mencapai setpoint yang sudah ditentukan. Dalam penelitian yang dilakukan oleh
1
2
Iswara (2012), kendali PID dapat diterapkan pada sistem keseimbangan robot humanoid dengan metode pemindahan titik berat robot secara cepat dan stabil. Oleh karena itu, penelitian untuk mengimplementasikan kendali PID pada sistem kalang tertutup ini perlu dilakukan untuk mengubah performa kecepatan sistem penala nada gitar otomatis yang sudah banyak diteliti menjadi lebih baik. Di samping itu, kemudahan dan keefisienan dalam melakukan penala nada gitar menjadi daya tarik tersendiri bagi setiap penggunanya. Cara umum untuk mengatur nada masing-masing senar adalah dengan mengatur sendiri dan mencocokkannya dengan alat musik lain atau dengan mencocokkannya dengan nada C atau A yang keluar dari garpu tala standar. Sehingga didapat nada yang hanya berdasarkan perasaan dan juga memerlukan waktu yang relatif lebih lama sesuai kepekaan nada penggunanya. Menggunakan metode PSD yang diterapkan pada pemrosesan suara gitar dan metode PID pada aktuator untuk pemutar knop gitar, penyetelan nada dasar gitar diharapkan dapat dilakukan dengan cepat, tepat, dan otomatis. Sesuai dengan penjabaran latar belakang di atas, dapat diketahui bahwa metode pemrosesan sinyal dan metode kendali yang ada cukup cocok dalam penalaan nada gitar untuk membantu manusia yang mempunyai tingkat kepekaan nada yang berbeda-beda.
1.2.
Rumusan Masalah Bagaimana melakukan penalaan nada dasar gitar secara cepat dan otomatis
yang memanfaatkan penghitungan frekuensi suara senar yang berasal dari kotak resonansi gitar.
1.3.
Batasan Masalah Dalam penelitian ini, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut :
a. Sinyal masukan yang didapat dan diproses berasal dari suara yang ada pada kotak resonansi. b. Metode penghitungan frekuensi suara yang digunakan adalah metode counting zero-crossing.
3
c. Metode pengendalian aktuator pada pemutar senar yang digunakan adalah metode tanpa komponen kendali, kendali PI, PD, dan PID. Penentuan nilai konstanta Kp, Ki, Kd, dan Time Sampling menggunakan metode tuning manual. d. Otomasi dilakukan pada sistem pemutaran knop senar gitar untuk mendapatkan nada senar gitar sesuai tempered scale. e. Uji coba sistem dilakukan pada lingkungan hening. f. Pengujian dilakukan dengan kondisi awal semua senar gitar bernada lebih rendah daripada nada tempered scale. g. Gitar yang yang dipakai pada pengujian menggunakan senar string.
1.4.
Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan mengimplementasikan
kendali PID dalam pengatur nada dasar senar gitar agar dapat dilakukan dengan cepat dan otomatis dengan memanfaatkan suara dari tabung resonansi gitar.
1.5.
Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian adalah :
a. Menentukan topik utama dalam penelitian Dalam hal ini, topik utama implementasi kendali PID yang akan digunakan pada sistem tuner gitar otomatis b. Studi literatur Studi literatur bertujuan untuk memantapkan konsep sistem yang akan dibuat dan mempelajari lebih mendalam tentang mekanisme sitem kendali PID dengan berbagai jenis variabel besaran. Studi literatur meliputi pengumpulan data, materi dan mengkaji tentang perlunya sistem kendali yang baik pada pembuatan sistem tuner gitar otomatis. Selain itu, juga mengkaji tentang sensor suara, motor stepper, sistem minimum Arduino dan pemrogramannya, serta ilmu-ilmu yang mendukung sistem ini. c. Perancangan dan pembuatan sistem Perancangan sistem meliputi beberapa tahap, yaitu :
4
1. Perancangan perangkat keras Perancangan sistem elektronik dilakukan dengan mendesain perangkat elektronik apa saja yang akan digunakan pada sistem. Board sistem yang dibuat akan memiliki desain yang memungkinkan pengguna melakukan pengaksesan dengan nyaman. Selain itu, terdapat perancangan mekanik sebagai aktuator sistem yang didesain sehingga dapat memutar knop gitar dengan baik.. 2. Perancangan perangkat lunak Perangkat
lunak
yang
dimaksud
adalah
program
yang
akan
diimplementasikan dalam mikrokontroler Arduino sehingga sistem dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Pembuatan program menggunakan bahasa C++ menggunakan Arduino IDE 1.04. d. Pengujian sistem Pengujian sistem dilakukan dalam dua tahap, yaitu : 1. Uji coba fungsional sensor suara Uji coba fungsional sensor suara bertujuan untuk mengetahui seberapa baik sistem yang dibuat dalam menghitung frekuensi suara senar gitar. Selain itu, pengujian ini bertujuan untuk mengetahui posisi sensor terbaik dalam pengambilan suara senar. 2. Uji coba dengan sistem kendali PID Uji coba dengan sistem kendali PID ini bertujuan untuk mengetahui tingkat keefektifan sistem dalam menjaga dan mencapai kestabilan nada setelah diketahui senar memiliki nada yang salah. e. Pembahasan Pembahasan dilakukan dengan membahas hasil penelitian yang didapat dari pengujian yang telah dilakukan sebelumnya.
1.6.
Sistematika Penulisan Penulisan laporan skripsi ini berdasarkan sistematika berikut ini: - BAB I PENDAHULUAN
5
Berisi latar belakang pembuatan skripsi, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan pembuatan skripsi, metodologi penelitian serta sistematika penulisan pada skripsi. - BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini memaparkan hasil penelitian terdahulu atau teknologi yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan oleh penulis. - BAB III DASAR TEORI Berisi penjelasan dan teori komponen-komponen yang akan digunakan pada sistem baik komponen elektronik maupun bahan uji coba. Penjelasan berdasarkan sifat, fungsi, dan karateristik dari komponen yang digunakan. - BAB IV PERANCANGAN SISTEM Berisi tentang perancangan sistem yang dibuat, meliputi perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. - BAB V IMPLEMENTASI Membahas tentang implementasi (uji coba) dari rancangan alat dalam bentuk nyata baik kinerja hardware atau software. - BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN Membahas tentang hasil pengujian sistem yang dilakukan oleh penulis meliputi pengamatan perangkat keras, perangkat lunak, dan kaitannya dengan gangguan. Hasil pengujian kemudian dibahas dan dianalisis hasil dan kinerjanya. - BAB VII PENUTUP Membahas tentang kesimpulan dan saran-saran sehingga sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut, dengan harapan dapat digunakan untuk mendukung kehidupan masyarakat.
